Об эффективности рупора

[ХРЮН]

"Интересно", что толкования физики одного и того же процесса в постах 104 и 105 - фактически, противоположны...
Чем больше акустическое сопротивление излучения, тем, конечно, среда сильнее противодействует, но, однако, "вязкость" тут вообще лучше не упоминать - поскольку вязкость-это потери (на разогрев). Они, конечно, имеют место быть в рупоре, но уж ими-то точно остро необходимо пренебречь, чтобы не запутаться в терминологии окончательно.
Михаил, Вы путаете электрическую "нагрузку" (видимо, пропорциональную току в цепи нагрузки, так?) с акустической "нагрузкой", которая, при этом подразумевается пропорциональной давлению, имеющему электрический аналог в виде напряжения.
Электрический генератор создает на ХХ ЭДС, и нагружаем мы его током, и эквивалентный акустический генератор создает аналог ЭДС в виде давления, а нагружаем мы его эквивалентом тока - объемной скоростью. Так же, как мы считаем электрическую мощность, передаваемую в нагрузку Рэл=Iквадрат Rэл, точно так же Рак= Vквадрат Rar, где V - объемная скорость.
Увеличение давления, на которое работает диффузор (не буду употреблять термин "нагрузка"!) - до какого-то момента увеличивает КПД излучения, но дальше опять уменьшает его (при "очень большом давлении" диффузор не будет двигаться совсем, и вся передаваемая динамику мощность пойдет исключительно на тепловые потери).

 

[wizard]

• Вахитов. Акусти.jpg

  157 KB

Я.Ш.Вахитов Теоретические основы электроакустики и электроакустическая аппаратура. Искусство, М., 1982 г.

 

[АлексейР]

ПС : про какой то завал которым Вы нагружаете динамик, я ничего не писал.
Еще раз читайте по ссылке.
Надоело отвечать на детские вопросы.

Перечитайте тогда еще раз, никаким завалом я динамик не нагружал. Все намного проще, но уверен Вы и так все поняли что к АС был добавлен 350Гц фронтальный рупор, который выровнил АЧХ, т.е чтобы опять не было недосказанности - это увеличило SPL в диапазоне работы этого рупора. По Вашим утверждениям получается что при увеличении нагрузки на динамик увеличивается его эффективность, тогда по Вашей логике самый громкий звук будет когда на динамик установлена какая нибудь заглушка и динамик нагружен максимально, в противовес предложенному Вами вакууму . Если по аналогии с трансформаторами - режим КЗ. Ток будет максимальным, но о каком напряжении может вообще идти речь. Пошел читать литературу, т.к. пока Вы меня ни в чем не переубедили, основной аргумент-детские вопросы, читайте литературу. Проще разобраться самому.
А.

 

[Cop]

.....По Вашим утверждениям получается что при увеличении нагрузки на динамик увеличивается его эффективность, тогда по Вашей логике самый громкий звук будет когда на динамик установлена какая нибудь заглушка и динамик нагружен максимально.....

Алексей, ну стыдно за Вас, честное слово!

Да!, именно так и будет. Чем лучше условия для передачи энергии, тем выше КПД. Молотком размахнулся и ка-ак уе.., прошу прощения, вдарил..... мимо! Энергии дофига, приложения её ничему нет - КПД=0! А можно и по пальцу молотком - потрясающее ощущение, рекомендую! Сразу и, прям-таки до слёз, становится понятно - передача энергии состоялась. Энергии передаётся столько, что её некуда девать! Спокойный, доселе, субъект, бросается впляс, начинает , что есть мОчи дуть на палец, срочно выгоняя из пустой головы гуляющий там ветер, иногда, даже громко выражает своё неодобрение закону Ньютона, так неосторожно применённого к его особе. Всё просто - молоток встретил сопротивление и состоялась передача энергии.

Если увеличить механическую нагрузку на диффузор, увеличится КПД. То-есть, если тормозить диффузор пальцем, энергия его, будет гаситься в руке (состоится передача механической энергии!!!). Если подобная нагрузка будет со стороны акустической среды, увеличится звуковая энергия передаваемая в пространство.
Для создания звука нужна не любая нагрузка, в виде остроумно предложенной Вами пробки, а акустическая!!!

 

[Михаил К.]

Михаил утверждает что рупор увеличивает акустическую нагрузку (это его слова) и значит его эффективность должна быть ниже чем у других оформлений в этом же диапазоне.
А.

По Вашим утверждениям получается что при увеличении нагрузки на динамик увеличивается его эффективность, тогда по Вашей логике самый громкий звук будет когда на динамик установлена какая нибудь заглушка и динамик нагружен максимально,
А.

Вы уже разберитесь сами с собой, что я утверждаю, а то по Вашей версии, я одновременно пишу, что при увеличении нагрузки эффективность одновременно падает, но при этом увеличивается....



Еще раз : Читаем литературу самостоятельно.

и ветка не будет перегружена этими диалогами ни о чем...

 

[Михаил К.]

Друзья, смотрим название темы и соответственно пишем посты в ее русле.
обсуждение схемотехники выходных каскадов усилителей, и пр. оффтоп, будет удаляться.
а к его авторам - любителям бесконечных философских диалогов на тему типа с какого количества оставшихся на голове волос можно считать человека полноценно лысым, будут применены меры административного воздействия.

 

[S.Laptev]

Сергей, я вообще-то спрашивал при чем здесь КПД акустического оформления.
И если небольшим 8" или 10" нечего делать в больших помещениях, то это не значит, что 15" не может работать в небольших, где для меня более важна чувствительность динамика, которую не обеспечит маленький динамик. Не касаясь конечно стоимостных сравнений.
А.

1. Надеюсь, что разберётесь, пятая страница пошла!
2. Если небольшим нечего делать в больших помещениях, то понятно, что и большим нечего делать в маленьких... так было всегда, с самого начала домашнего стерео, с конца 50-х и по сегодняшний день, во всём мире, на всех сайтах, в т.ч. на Классикаудио и Аудиогаррет, везде, но только не у нас пока... вот и видим четыре Альфы по 18 дюймов, два таких же динамика в "собачьей конуре", в небольших комнатах, четыре 15-ки в четырёх сабфуферах Монтаны, в 14-ти кв.м. с бетонными стенами... а ведь многократно проверено, что в таких комнатах как-то ещё будут работать небольшие колонки, типа AR, в оформлении З.Я, правда про усилители на 2А3 - 300В придётся забыть, нужен будет усилитель ватт от 30-и, минимум.
Удел усилителей на 2А3 - 300В, это работа с Диатонами 610, Лаутерами, Филипсами 9710, Вестерн электрик - Альтек 755, некоторыми другими, Юниверсити, Юта, Лафайет, Пионер, прочая классика из 50-х, 60-х этого типоразмера, как Ш.П, так и коаксиалы.

Теперь о другом, примеры с картинками :
http://www.audioemotion.co.uk/tannoy...kers-458-p.asp
http://www.audioemotion.co.uk/tannoy...kers-459-p.asp

Не рупор:
Recommended amplifier power 50 - 275 Watts
Continuous power handling 140 Watts RMS
Frequency response 28Hz - 22kHz -6dB
Sensitivity 96dB (2.83 Volts @ 1 metre)
Nominal impedance 8 Ohms
Dimensions 1100 x 680 x 480mm (43.50 x 26.75 x 19.00”)
Weight 63kg (139 lbs)

Рупор, фронтальный + тыловой:
Recommended amplifier power 50 - 225 Watts
Continuous power handling 135 Watts RMS
Frequency response 18Hz - 22kHz -6dB
Sensitivity 99dB (2.83 Volts @ 1 metre)
Nominal impedance 8 Ohms
Dimensions 1395 x 980 x 560mm (55.00 x 38.50 x 22.00”)
Weight 138kg (304 lbs)

Что имеем на выходе, больший размер, в два раза больший вес и почти в два раза цену, большую протяжённость на НЧ, 96db и 99db ...

Ну и интересно, к чему в оконцовке мы таки пришли с реальной эффективностью широкогорлого рупора на нч ?

К чему пришли... если бы эти колонки имели одинаковые габариты, то разница была бы, понятно, ещё меньше.

 

[Михаил К.]

Что имеем на выходе, больший размер, в два раза больший вес и почти в два раза цену, большую протяжённость на НЧ, 96db и 99db ...



К чему пришли... если бы эти колонки имели одинаковые габариты, то разница была бы, понятно, ещё меньше.

Можно упомянуть Пионер-Эксклюзив 2401
http://audio-heritage.jp/PIONEER-EXCLUSIVE/speaker/model2401twin.html
С обычным фи на нч имеют чутье 98 дБ/ватт
Причем это не какая то малотиражная экзотика, а -рабочая мониторная акустика, которая выпускалась достаточно долго и до сих пор работает в звукозаписи, т.е. в данном случае цифрам можно верить...

 

[S.Laptev]

Можно упомянуть Пионер-Эксклюзив 2401
http://audio-heritage.jp/PIONEER-EXCLUSIVE/speaker/model2401twin.html
С обычным фи на нч имеют чутье 98 дБ/ватт
Причем это не какая то малотиражная экзотика, а -рабочая мониторная акустика, которая выпускалась достаточно долго и до сих пор работает в звукозаписи, т.е. в данном случае цифрам можно верить...

Совершенно верно, Михаил, можно привести и массу других примеров, становится понятно, почему колонки с широкогорлыми рупорами давно перестали делать, это очень затратно и не эффективно, плюс имеем окрашивание и искажения, свойственные рупору, а упомянутые выше Tannoy Westminster, это реплика древних колонок, для теперешних толстых кошельков!

 

[Олег]

А ещё есть мнение, что хорошую акустику перестали делать, когда научились делать мощные усилители...

 

[Barbaris]

Можно упомянуть Пионер-Эксклюзив 2401
http://audio-heritage.jp/PIONEER-EXCLUSIVE/speaker/model2401twin.html
С обычным фи на нч имеют чутье 98 дБ/ватт
Причем это не какая то малотиражная экзотика, а -рабочая мониторная акустика, которая выпускалась достаточно долго и до сих пор работает в звукозаписи, т.е. в данном случае цифрам можно верить...

Вы очень неосторожно привели пример с этой акустикой - действительно в ней стоят басовики большой чувствительности 98 дБ ( это с двух головок) и ящик с ними чувствует себя королем, однако чувствительность рупора с СЧ-головкой ТАД (ТД-4001) 110 дБ, т.е. на те самые пресловутые 10-12дБ выше потуг басового ящика, под чувствительность которого и усечена кроссовером "лишняя акустическая, но очень чувствительная плоть" упомянутого драйвера. Как топик-стартер ветки надеюсь на очистку темы от рассуждений об усилителях с переносом их в другую ветку.

 

[Михаил К.]

Вы очень неосторожно привели пример с этой акустикой - действительно в ней стоят басовики большой чувствительности 98 дБ ( это с двух головок) и ящик с ними чувствует себя королем, однако чувствительность рупора с СЧ-головкой ТАД (ТД-4001) 110 дБ, т.е. на те самые пресловутые 10-12дБ выше потуг басового ящика, под чувствительность которого и усечена кроссовером "лишняя акустическая, но очень чувствительная плоть" упомянутого драйвера.

Борис Борисович, сколько же дБ дает нам нч-рупор в реале (т.е. на примере признанных промышленных ас), т.е. на практике, а не в теории ?
Выше приведен пример с Танноями, две ас отличающиеся как раз наличием на топ-модели широкогорлого нч-рупора и его отсутствием на младшей модели.
Получилась разница 3 дБ.
Переходим к Пионерам, в модели 2401 с фи общее чутье 98 дБ, чутье драйвера ТАД-4001 на сч -110 дБ.
Дельта=12 дБ, ачх от 29 герц.
Берем их же полнорупорную модель 2301
http://audio-database.com/PIONEER-EXCLUSIVE/speaker/model2301-e.html
общее чутье 97 дБ, чутье драйвера ЕД-911 на сч -108 дБ.
http://audio-database.com/PIONEER-EXCLUSIVE/unit/ed-911-e.html
Дельта=11 дБ, ачх от 50 герц.
Т.е. те же самые дБ, как Вы пишете, усечены кроссовером как "лишняя акустическая, но очень чувствительная плоть"
Что же тогда дает тут рупор хотя бы в сравнении с их же фи на нч моделью 3401 ?
http://audio-database.com/PIONEER-EXCLUSIVE/speaker/model3401-w-e.html
Габариты ас сопоставимые
Зато у 3401 те же самые 97 дБ, без всяких нч-рупоров, но ачх от 30 Гц, а не от 50, как у рупорного аналога в тех же габаритах...

 

[McRAM]

... сколько же дБ дает нам нч-рупор в реале (т.е. на примере признанных промышленных ас), т.е. на практике, а не в теории ?
Выше приведен пример с Танноями, две ас отличающиеся как раз наличием на топ-модели широкогорлого нч-рупора и его отсутствием на младшей модели.
Получилась разница 3 дБ.
Переходим к Пионерам, в модели 2401 с фи общее чутье 98 дБ, чутье драйвера ТАД-4001 на сч -110 дБ.
Дельта=12 дБ, ачх от 29 герц.
Берем их же полнорупорную модель 2301
http://audio-database.com/PIONEER-EXCLUSIVE/speaker/model2301-e.html
общее чутье 97 дБ, чутье драйвера ЕД-911 на сч -108 дБ....

Полагаю высокоэффективные НЧ рупоры лучше поискать в другом месте, например здесь:
КПД 32% - http://www.aalt.com.au/epdf/EAW_BH760_SPECS_rev1[1].pdf
КПД 50% - http://eaw.com/docs/2_Legacy_Products/Loudspeakers/BH/BH822e/BH822e_SPECS_rev1.pdf

 

[Cop]

А где по ссылке хоть одно слово про КПД??? Я не нашёл.

 

[May]

преамбула правильная, но вывод -совершенно неправильный.
Рупор -это акустический трансформатор преобразующий акустические колебания малой амплитуды в колебания большой амплитуды.
акустическая аналогия с трансформатором тут такая : ток = давление, напряжение = амплитуда колебаний.
Т.е. рупор уменьшает акустический ток (давление) и увеличивает акустическое напряжение (амплитуду) как ни крути, а рупор - это ПОВЫШАЮЩИЙ трансформатор. Т.е. он повышает нагрузку на диффузор динамика...
Соответственно и выводы, на самом деле, получаются противоположные Вашим.
Если говорить вашими словами, то : кто слушает динамик через рупор (через повышающий Акустический трансформатор ), тот получает искажения, а кто без рупора- тот уменьшает искажения.
Вот оно как получается в Вашей логике ...

Давление измеряется в атмосферах:

1 атм. = 1 кг : 1 кв. см.

Из этой формулы для объяснения эффективности Рупора как акустического трансформатора, согласовывающий Высокое давление у диафрагмы ГГ в низкое давление окружающей среды с аналогией понижающего OUT трансформатора лампового УНЧ, принимаем:

Давление = Напряжению
Площадь = Току
Сила = Мощности

Пишу для понимания простым языком.
К Динамику в рупоре прикладываем Мощность, это его сила.
В рупоре есть два Давления, высокое в горле и низкое в выхлопе.
В рупоре есть две Площади, маленькая в горле и большая в выхлопе )это эквивалентная увеличенная Площадь диффузора).
Поменяв давление (p), на напряжение (U),
Поменяв площадь (S), на ток (I).
Поменяв силу (F), на мощность (P).
Поручим полную аналогию Рупора, с понижающим OUT транс-ом.

Смотрите на рисунок во вложении.

В этом рисунке нужно понимать:
1) стрелка в верх, значит — большое значение.
2) стрелка в низ, значит — маленькое значение.
Как пример:
В левой части схемы как для рупора, так и для OUT трансформатора, значения:
U=100V
I=0,5A
P=0,5A *100V= 50 Вт
R1=U : I = 100V : 0,5A = 200 Ом

В правой части схемы как для рупора, так и для OUT значения:
U=10V
I=5A
P=5A *10V= 50 Вт
или P= U в квадрате : R н = 50 Вт
Rн или R2=U : I = 10V : 5A = 2 Ом

Теперь думаю понятно, как Рупор согласовывает высокое давление у диафрагмы ГГ, в низкое давление окружающей среды. Рупор Акустический трансформатор понижающий, и принцип работы у рупора, как у понижающего OUT тран-ра лампового усилителя. В связи с этим, Рупор при хорошем согласовании повышает КПД ГГ, повышает звуковое давление ГГ, уменьшает THD (Гармонические искажения). Но для перекрытия всего звукового диапазона в Рупорных АС, нужно использовать, как минимум 3 полосы, это НЧ рупор, СЧ рупор, ВЧ рупор.

• Рупор аналогия с OUT транс.JPG

  57.7 KB

По поводу звукового давления Рупора:
1) Попробуйте кричать с закрытым ртом.
(Мощность прикладывается к связкам, а звук тихий с кляпом во рту)
Это -«В глушитель от автомобиля вставили банан»
2) Попробуйте кричать через трубочку от коктейля.
(Уже слышен тихий свист)
Это -«Глушитель автомобиля, фазоинвертор играющий одну ноту»
3) Попробуйте кричать с открытым ртом.
(Вынули кляп и услышали «Глас вопиющего в пустыне......»)
Это - «Рупор»
Понятно, что к связкам прикладывалась одинаковая мощность, а звуковое давление во всех случаях, разное.
Из этого примера видно, что рот человека (Рупор), это эффективный согласователь давления маленьких человеческих связок с низким давлением окружающей воздушной среды, увеличивает виртуальную площадь связок за счет открытых губ.

Пример:
340м/c : 100Гц = 3,4 м. Длина волны на частоте 100Гц в воздухе = 3,4 м.
маленькие человеческие связки в горле человека делают 100 колебаний в секунду — 100 Гц. Длина волны у частоты 100 Гц во много раз больше размеров человеческих связок. Теперь представьте, что эти человеческие связки ( ГГ) не в горле, а находятся на открытом воздухе и колеблются с частотой 100 Гц. Мы услышим тихий звук в 100 Гц. Работа связок на открытом воздухе, без рта человека не эффективна.

Низкочастотному динамику при подводимой мощности, для эффективной работе на 100 Гц, нужно иметь большую площади диффузора, приближающуюся к длине волны 100 Гц, что конструктивно нереально. Даже площадь НЧ Динамик 18 дюймов ( диаметр = 0,5 м) для этого маловата. А вот Рупор без проблем, может увеличить эту виртуальную площадь. Я не говорю о фазоинверторе, который эффективно играет с НЧ ГГ маленького диаметра, одну ноту в отличии более эффективного и более широкополосного Рупора. Поэтому все современные ГГ на воздухе, не эффективны и имеют низкий КПД.

Смотрите вложение:
Неэффективность Громкоговорителя на воздухе с аналогией, подключения низкоомного Динамика напрямую к аноду лампы.

• Неэффективность ГГ на воздухе.JPG

  29.3 KB

 

[Михаил К.]

Из этой формулы для объяснения эффективности Рупора как акустического трансформатора, согласовывающий Высокое давление у диафрагмы ГГ в низкое давление окружающей среды с аналогией понижающего OUT трансформатора лампового УНЧ, принимаем:

Однако, как ни крути, а выходной транс понижает нагрузку на лампу...
Поэтому он -понижающий...
Теперь берем прямоизлучающий динамик (без рупора), он работает в низком окружающем давлении у диафрагмы.
Имеем низкое сопротивление воздуха и меньший КПД.
Ставим его в рупор. В рупоре он оказывается в высоком давлении у диафрагмы.
Рупор и создал высокое давление у диафрагмы. Имеем высокое сопротивление воздуха у диафрагмы и соответственно высокий КПД.
Т.е. рупор увеличил нагрузку на диафрагму. Значит рупор -повышающий трансформатор.

 

[Barbaris]

Борис Борисович, сколько же дБ дает нам нч-рупор в реале (т.е. на примере признанных промышленных ас), т.е. на практике, а не в теории ?
Выше приведен пример с Танноями, две ас отличающиеся как раз наличием на топ-модели широкогорлого нч-рупора и его отсутствием на младшей модели.
Получилась разница 3 дБ.
Переходим к Пионерам, в модели 2401 с фи общее чутье 98 дБ, чутье драйвера ТАД-4001 на сч -110 дБ.
Дельта=12 дБ, ачх от 29 герц.
Берем их же полнорупорную модель 2301
http://audio-database.com/PIONEER-EXCLUSIVE/speaker/model2301-e.html
общее чутье 97 дБ, чутье драйвера ЕД-911 на сч -108 дБ.
http://audio-database.com/PIONEER-EXCLUSIVE/unit/ed-911-e.html
Дельта=11 дБ, ачх от 50 герц.
Т.е. те же самые дБ, как Вы пишете, усечены кроссовером как "лишняя акустическая, но очень чувствительная плоть"
Что же тогда дает тут рупор хотя бы в сравнении с их же фи на нч моделью 3401 ?
http://audio-database.com/PIONEER-EXCLUSIVE/speaker/model3401-w-e.html
Габариты ас сопоставимые
Зато у 3401 те же самые 97 дБ, без всяких нч-рупоров, но ачх от 30 Гц, а не от 50, как у рупорного аналога в тех же габаритах...

Дело в том, что в модели 2301 используется рупор примерно 100-герцовый (как у Голоса Театра и как в моей нынешней АС), слегка поднимающий определенную частоту в миде и формирующий требуемую диаграмму излучения, так как по своей геометрии он не является собственно басовым рупором с заявленной в даташите нижней полосой. Лучше обратитесь к опробованной нами конструкции басового рупора Юниверсити ДИН 7 - у него чувствительность без фильтра 114 дБ на 100 Гц ( с фильтром 108 дБ) - см. пост 26 данной ветки ( для справки собственная чувствительность басовика Юниверсити С-15 - 103 дБ), т.е. как всегда имеем разницу в среднем 10 дБ между рупорным НЧ-звеном и ГГ прямого излучения на том же динамике.

 

[Олег]

Скорее рупор - аналог согласующего трансформатора http://ru.wikipedia.org/wiki/Трансформатор http://katod-anod.ru/articles/26

 

[Михаил К.]

Скорее рупор - аналог согласующего трансформатора http://ru.wikipedia.org/wiki/Трансформатор http://katod-anod.ru/articles/26

Тут, Олег, как раз и бьемся на тему повышающий этот акустический трансформатор или понижающий.
Некоторые участники обсуждения говорят, что понижающий.
А Вы как думаете ?
в принципе чего зря копья ломать...можно это дело легко проверить практически:
включить обычный динамик через понижающий трансформатор (например выходной транс от лампового усилителя) и послушать, если он станет играть громче дБ на 10 (как с рупором в ДИНе), значит рупор - это понижающий транс.
Ведь мы в этом разе и получим :

Поручим полную аналогию Рупора, с понижающим OUT транс-ом.

Вроде логично...

 

[Barbaris]

Не стоит упираться в понятие трансформатор по отношению к рупору во избежании путаницы. Гораздо важнее понять, что такое АКУСТИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР применительно к рупору, имеющему предрупорную камеру, которая является определяющим конструктивным элементом в достижении у рупора высокого КПД. Достаточно взглянуть хотя бы на приведенную Wizard ксерокопию страницы из монографии Я.Ш. Вахитова "Теоретические основы электроакустики...", из которой мы видим, что акустическое сопротивление рупора в горле пропорционально квадрату отношения площадей предрупорной камеры и горла. Положив, к примеру, площадь поперечного сечения предрупорной камеры в 5 кв.см, а горла в 1кв.см, получаем СРАЗУ 25-кратное увеличение акустического сопротивления. Очень интересно взглянуть на рис.1.32 на этой же странице, где приведена схема электрического аналога реального акустического трансформатора - она много сложнее упрощенных рассуждений о трансформаторе -повышающе\понижающем( данное упрощение уводит всторону от реальных акустических процессов, имеющих место в рупоре). Гораздо важнее приведенное в качестве реального примера 25-кратное увеличение акустического сопротивления. Замечу так же для справки, что узкогорлые рупоры на драйверах имеют коэффициент (акустической) трансформации 12-20, а широкогорлые на динамиках -1,5-2